KR101327206B1 - 차량의 제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자세 제어 장치와 전자 제어 주차 브레이크를 이용하여 차량의 제동 거리를 단축하는 차량의 제동 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 운전자가 차량 감속을 위하여 브레이크 페달을 기준치 이상 작동한 상태에서 전륜은 슬립이 발생하여 ABS 제어 진입한 경우, 후륜은 슬립이 발생하였는지를 감지하여 슬립이 발생하지 않으면 차량 자세 제어 장치에서 통신을 통해 전자 제어 주차 브레이크 작동을 요구하고, 전자 제어 주차 브레이크는 일정한 제동력을 후륜에 추가로 가하여 차량의 제동력을 최적화하여 제동 거리를 단축할 수 있다.

Description

차량의 제동 제어 방법{CONTROL METHOD OF BRAKE IN A VEHICLE}

본 발명은 차량의 제동 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 자세 제어 장치와 전자 제어 주차 브레이크를 이용하여 차량의 제동 거리를 단축하는 차량의 제동 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 자세 제어 장치(Electronic Stability Control;ESC)는 차량의 제동 시 휠의 슬립을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System;이하, ABS라 한다)과, 차량의 급발진 또는 급가속 시 휠의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(Traction Control System;이하, TCS라 한다)을 조합하여 차량의 주행 자세를 최적으로 제어하기 위한 장치이다. 차량 자세 제어 장치는 급제동 시나 미끄러운 노면에서 브레이크의 작동으로 발생하게 되는 휠의 슬립(미끄러짐)을 감지하고, 그에 따라 각 차륜의 휠 실린더에 가해지는 브레이크 액압을 감압, 유지 또는 증압하여 적당한 코너링 포스를 확보하면서 동시에 차량이 최단 거리로 정지할 수 있도록 제동력을 확보해 준다.

이러한 차량 자세 제어 장치는 휠 속도센서로부터 검출되는 휠 속도와 이 휠 속도에 따라 추정되는 차량 속도에 기초하여 휠의 슬립 상태를 파악한다. 따라서 휠의 슬립이 감소할 때에는 제동하고, 휠의 슬립이 증가할 때에는 제동 해제하는 동작을 반복하는 ABS 제동을 수행한다. 그러나 리어(rear) 디스크 패드의 과열이나 수분 유입 또는 마찰 계수가 작은 브레이크 패드의 사용으로 후륜의 제동력이 감소될 수 있으며, 또한 SUV나 소형 트럭의 경우에 있어서 차량 후미에 짐을 많이 적재하는 경우 후차축의 수직항력 증가로 후륜의 제동력을 충분히 사용할 수 없게 된다. 최악의 경우에는 운전자가 최대로 브레이크 페달을 작동시켜도 후륜에 슬립이 발생하지 않을 수도 있다. 따라서 차량 주행 중 브레이크를 작동하여 전륜에 슬립이 발생하게 되면 전륜은 최대 제동력을 사용하는 상태가 되나, 후륜은 최대 제동력을 사용하지 않게 된다. 이는 마찰 계수의 감소나 적재를 많이 해서 휠 슬립이 발생하지 않는 조건으로 이러한 조건에서는 후륜의 유휴 제동력만큼 제동 거리의 손실을 가져오고, 후륜의 제동력 손실은 제동 거리의 증가로 제동 성능을 감소시킨다.

본 발명은 차량 자세 제어 장치와 전자 제어 주차 브레이크를 장착한 차량에서 전륜과 후륜의 제동력 분배를 최적화하여 제동 거리를 단축하는 차량의 제동 제어 방법을 제시하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 차량의 제동 제어 방법은, 차량 자세 제어 장치의 휠 속도센서와 마스터 압력센서를 이용하여 후륜의 제동 제어 조건을 판단하는 단계; 후륜의 제동 제어 조건이면, 차량 자세 제어 장치에서 통신을 통하여 전자 제어 주차 브레이크의 작동을 요구하는 단계; 전자 제어 주차 브레이크에서 후륜에 추가 제동력을 발생하여 제동 거리를 단축시키는 단계를 포함한다.

또한, 후륜의 제동 제어 조건은, 운전자가 차량의 감속을 위하여 브레이크 페달을 기준치 이상 작동하였을 때 전륜은 슬립이 발생하여 ABS 제어 진입한 상황이고, 후륜은 그 슬립 값이 기준치 이하인 상태인 것을 특징으로 한다.

또한, 전자 제어 주차 브레이크의 구동력은 후륜의 슬립 여부에 기초하여 후륜의 제동력이 최대가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전자 제어 주차 브레이크는 차량의 제동 거리를 단축하기 위해 일정한 제동력을 후륜에 추가로 발생시켜 차량의 제동력을 최적화하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 운전자가 차량 감속을 위하여 브레이크 페달을 기준치 이상 작동한 상태에서 전륜은 슬립이 발생하여 ABS 제어 진입한 경우, 후륜은 슬립이 발생하였는지를 감지하여 슬립이 발생하지 않으면 차량 자세 제어 장치에서 통신을 통해 전자 제어 주차 브레이크 작동을 요구하고, 전자 제어 주차 브레이크는 일정한 제동력을 후륜에 추가로 가하여 차량의 제동력을 최적화하여 제동 거리를 단축할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 자세 제어 장치의 유압 회로도이다.

도 1에서, 차량의 ABS 제동 시 운전자의 답력이 브레이크 페달(11)을 통해 부스터에 의해 배가되어 마스터 실린더(10)에 전달된다. 마스터 실린더(10)에 형성된 유압은 평소 열림 상태를 유지하는 NO밸브인 제1 및 제2트랙션 컨트롤 밸브(29a, 29b)와 제1전자밸브들(21a~21d)을 통해 각 휠 실린더(11a~11d)로 전달된다. 각 휠 실린더(11a~11d)의 브레이크 오일이 복귀하기 위해서는 제1전자밸브들(21a~21d)을 폐쇄 제어하고 평소 닫힘 상태를 유지하는 NC밸브인 제2전자밸브들(22a~22d)을 개방하여 저압 어큐뮬레이터(25a~25b)에 브레이크 오일을 일시 저장한다. 저압 어큐뮬레이터(25a~25b)는 일정량 오일이 충전되면 유압펌프들(23a~23b) 쪽으로 브레이크 오일이 공급되도록 하는 기능을 하고, 유압펌프들(23a~23b)의 하류 측에 설치되는 고압 어큐뮬레이터들(26a~26b)은 유압펌프들(23a~23b)에서 가압된 오일이 일시 저장되면서 유압펌프(24)의 동작에 따른 맥동이 감쇠되도록 하는 기능을 한다. 차량에 따라서는 고압 어큐뮬레이터들(26a~26b)을 제거하여도 브레이크 장치의 유압 회로에는 별다른 문제가 없다. 이는 고압어큐뮬레이터(26a~26b)의 설치목적이 유압펌프(23a~23b)의 동작에 따른 맥동을 감쇠시키기 위함이기 때문이다.

한편, ABS 제어 중이 아닌 경우에는 제1전자밸브들(21a~21d)을 통해서 브레이크 오일이 빠져 나간다.

이러한 브레이크 장치는 후술하는 제어부(50; ECU)에 의해 제1 및 제2전자밸 브들(21a~21d, 22a~22d)의 개폐가 제어되어 휠(FL, RR, RL, FR) 측으로 공급되는 제동압력이 조절되도록 함과 동시에 유압펌프들(23a~23b)의 구동을 제어하여 유압라인을 따라 복귀된 유체를 각 휠 실린더들(11a~11d) 쪽으로 재 가압함으로써 단속(斷續)적인 제동이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 차량이 횡 방향으로 힘을 받는 경우에는 제1 및 제2전자밸브(21a~21d, 22a~22d)를 개방하고 제동압 형성밸브(28a~28b)를 개방하여 마스터 실린더(10)로부터 브레이크 오일을 공급받고 제1 및 제2트랙션 컨트롤 밸브(29a~29b)를 폐쇄한 후 유압펌프(23a~23b) 구동용 모터(24)를 구동하여 제동압을 형성한다. 이렇게 형성된 제동압은 제1전자밸브(21a~21d)를 통해 각 휠 실린더(11a~11d)로 전달되어 운전자에 의한 브레이크 페달(11)의 조작 전에 각 휠(FL, RR, RL, FR)은 이미 제동 상태에 있거나 최소한 일정 정도 브레이크 페달(11)을 조작하여 제동 상태로 돌입하기 직전의 상태로 되게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제동 제어 블록도이다.

도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 제동 시스템은, 휠 속도센서(40), 조향각센서(42), 횡 가속도센서(44), 압력센서(46), 전자 제어 유닛(48), 브레이크 제어부(50), 엔진 제어부(52) 및 주차 브레이크 제어부(54)를 포함한다.

휠 속도센서(40)는 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달한다.

조향각센서(42)는 핸들의 조향 샤프트에 마련되어 운전자의 핸들 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달한다.

횡 가속도센서(44)는 차량의 횡 가속도(Ax)를 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달하고, 압력센서(46)는 운전자의 제동 의지에 따라 변경되는 마스터 실린더(10)의 압력을 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달한다.

전자 제어 유닛(48)은 휠 속도센서(40), 조향각센서(42), 횡 가속도센서(44), 압력센서(46)로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력과 휠(FL, RR, RL, FR) 거동을 판단하여 각 휠(FL, RR, RL, FR)의 제동 압력과 엔진 토크를 제어하기 위한 신호를 브레이크 제어부(50)와 엔진 제어부(52)에 출력한다.

또한, 전자 제어 유닛(48)은 휠 속도센서(40)와 압력센서(46)로부터 신호를 전달받아 후륜(RR, RL)의 추가 제동력 작동 여부를 판단한다. 후륜(RR, RL)의 추가 제동력 작동 여부는 운전자가 차량 감속을 위하여 브레이크 페달(11)을 기준치 이상 작동하고 전륜(FR, FL)은 슬립이 발생하여 ABS 제어 진입한 상황에서, 후륜(RR, RL)은 슬립이 발생하였는지를 감지하여 후륜(RR, RL)의 슬립이 발생하지 않으면 캔(Controller Area Network;CAN) 통신을 통해 전자 제어 주차 브레이크 작동을 요구하는 신호를 주차 브레이크 제어부(54)에 출력한다.

브레이크 제어부(50)는 전자 제어 유닛(48)으로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더(11a~11d)에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 ABS 제어블록(51)과 협조 제어하여 제동 압력을 발생한다.

엔진 제어부(52)는 전자 제어 유닛(48)으로부터 출력되는 엔진 제어신호에 따라 엔진 토크를 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 TCS 제어블록(53)과 협조 제어하여 엔진의 구동력을 제어한다.

주차 브레이크 제어부(54)는 전자 제어 유닛(48)으로부터 출력되는 주차 브레이크 제어신호에 따라 일정한 제동력을 후륜(RR, RL)에 추가로 가하여 차량의 제동력을 최적화하도록 EPB 제어블록(55)과 협조 제어하여 제동력을 분배한다.

차량의 작동 상태에 따라 모터에 의해 주차 브레이크가 자동으로 작동되도록 하는 전자식 주차 브레이크 시스템(Electronic Parking Brake;이하, EPB라 한다)은 전자 제어 유닛(48)과 연계하여 자동으로 주차 브레이크를 작동시키거나 풀어 주고 긴급한 상황에서 제동 안정성을 확보한다. EPB는 캔 통신을 통해 전자 제어 유닛(48)으로부터 후륜(RR, RL)의 추가 제동력 작동 정보를 입력받아 일정한 제동력을 후륜(RR, RL)에 추가로 가함으로써 차량의 제동력을 최적화하도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 제동 시스템 및 그 제어 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제동 제어 장치에서 후륜 제동력을 제어하는 방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 3에서, 운전자가 브레이크 페달(11)을 작동하면 브레이크 페달(11)의 작동에 따라 마스터 실린더(10)에서 발생되는 압력을 압력센서(46)에서 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달한다.

따라서, 전자 제어 유닛(48)은 압력센서(46)로부터 전달되는 마스터 압력 값을 전달받아 운전자의 제동 의지를 판단한다(100).

운전자의 제동 의지를 판단하는 조건은, 운전자가 차량 감속을 위하여 브레이크 페달(11)을 기준치 이상 작동하였고 마스터 실린더(10)의 압력센서(46)가 기 준치 이상인 경우 차량이 제동중이라고 판단한다. 또한 차량 자세 제어 장치를 사용하지 않고 ABS 제어를 사용하는 경우에는 차량 감속도 조건을 이용하여 마스터 압력 레벨을 추정하여 차량 감속도가 기준 감속도 이상인가 판단하여 운전자의 제동 의지를 판단할 수도 있다.

운전자의 제동 의지에 따라 차량이 제동중이라고 판단되면, 후륜(RR, RL)의 제동 제어 조건인가를 판단한다(102).

후륜(RR, RL)의 제동 제어 조건은, 차량 자세 제어 장치에 포함된 휠 속도센서(40)와 압력센서(46)를 이용하여 후륜(RR, RL)의 추가 제동력 작동 여부를 판단하는 것으로, 차량 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 휠 속도센서(40)에서 각각 감지하여 전자 제어 유닛(48)에 전달하면 전자 제어 유닛(48)에서는 휠 속도센서(40)로부터 전달된 신호를 입력받아 전륜(FR, FL)의 슬립은 기준치 이상으로 ABS 제어 진입한 상황이고, 후륜(RR, RL)의 슬립은 기준치 이하로 ABS 제어 진입한 상황이 아니면 운전자의 브레이크 페달(11)의 작동에 의해서 전륜(FR, FL) 제동력은 포화되었지만 후륜(RR, RL)은 아직 제동력을 더욱 증가시킬 수 있는 후륜(RR, RL)의 제동 제어 조건이라고 판단한다.

전륜(FR, FL)의 ABS 제어 진입이면, 전자 제어 유닛(48)은 브레이크 제어부(50)에 제동신호를 출력하여 전륜(FR, FL)의 휠 실린더(11a, 11d)에 공급되는 브레이크 액압을 제어함으로써 ABS 제어블록(51)과 협조 제어하여 제동 압력을 발생하는 ABS 제어를 수행한다.

이때, 휠 속도센서(40)로부터 검출되는 휠 속도에 따라 추정되는 차량 속도 가 기준속도 이상이고 다른 액티브 브레이크(Active Brake) 제어가 개입된 상황(PBA, FBC, HBB 등)이 아닌 경우이다.

단계 102의 판단 결과, 후륜(RR, RL)의 제동 제어 조건이면 전자 제어 유닛(48)은 후륜(RR, RL)의 제동력을 더욱 증가시키기 위해 주차 브레이크 작동 신호를 캔 통신을 통하여 주차 브레이크 제어부(54)에 전달한다(104).

따라서, 주차 브레이크 제어부(54)는 전자 제어 유닛(48)으로부터 전달된 주차 브레이크 작동 신호에 따라 EPB 제어블록(55)과 협조 제어하여 전자 제어 주차 브레이크를 작동시켜 일정한 제동력을 후륜(RR, RL)에 추가로 가함으로써 후륜(RR, RL)의 제동력을 더욱 증가시켜 제동 거리를 단축할 수 있다. 후륜(RR, RL)의 제동력을 증가시키기 위해 차량 자세 제어 장치와 전자 제어 주차 브레이크는 상호 캔 통신을 통하여 신호를 전달한다.

이때, 전자 제어 주차 브레이크의 구동력은 후륜(RR, RL)의 슬립 여부를 기초로 하여 후륜(RR, RL)의 제동력이 최대가 되도록 되먹임 제어를 수행한다.

이후, 전자 제어 유닛(48)은 후륜(RR, RL)의 제동력 증가로 제동 해제 조건인가를 판단한다(106).

후륜(RR, RL)의 제동 해제 조건은, 차량 속도가 기준 속도 이하이고 마스터 실린더(10)의 압력센서(46)가 기준치 이하이고, 주차 브레이크 제동력을 포함하는 후륜(RR, RL)의 Skid 압력이 마스터 압력 이하이고, 다른 액티브 브레이크(Active Brake) 제어가 개입된 상황이고, Fail나 Inhibit 조건이 감지된 경우 후륜(RR, RL)의 제동 해제 조건이라고 판단한다.

단계 106의 판단 결과, 후륜(RR, RL)의 제동 해제 조건이 아니면 단계 104로 피드백하여 이후의 동작을 진행하고, 후륜(RR, RL)의 제동 해제 조건이면 동작을 종료한다.

후륜(RR, RL) 디스크 패드의 과열이나 Wet Fading 조건에 의한 디스크 패드의 마찰력 감소 상태, 또는 차량 후미에 과도한 중량을 적재하여 후륜(RR, RL)에 의한 최대 제동 성능을 발생하지 못하는 조건에서 전자 제어 주차 브레이크를 이용하여 추가적인 후륜(RR, RL)의 제동력을 발생시켜 제동 거리를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 자세 제어 장치의 유압 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제동 제어 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제동 제어 장치에서 후륜 제동력을 제어하는 방법을 나타낸 동작 순서도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 마스터 실린더 11 : 브레이크 페달

40 : 휠 속도센서 42 : 조향각센서

44 : 횡 가속도센서 46 : 압력센서

48 : 전자 제어 유닛 50 : 브레이크 제어부

52 : 엔진 제어부 54 : 주차 브레이크 제어부

Claims (4)

1. 차량 자세 제어 장치의 휠 속도센서와 마스터 실린더의 압력센서를 이용하여 후륜의 제동 제어 조건 또는 후륜의 제동 해제 조건을 판단하되, 상기 후륜의 제동 제어 조건은 운전자가 상기 차량의 감속을 위하여 브레이크 페달을 기준치 이상 작동하였을 때 전륜에서 슬립이 발생하여 ABS 제어 진입한 상황이고, 상기 후륜에서 그 슬립 값이 기준치 이하인 상태인지를 판단하는 동작 또는 상기 후륜의 제동 해제 조건은 상기 차량 속도가 기준 속도 이하이고, 상기 마스터 실린더의 압력센서가 기준치 이하이고, 주차 브레이크 제동력을 포함하는 후륜의 Skid 압력이 마스터 압력 이하이고, 다른 액티브 브레이크(Active Brake) 제어가 개입된 상황이고, 이상적인(abnormal) Fail 조건과 Inhibit 조건 및 Wet Fading 조건중 적어도 하나의 조건이 감지되는지를 판단하는 동작을 수행하는 단계;

   상기 후륜의 제동 제어 조건이면, 상기 차량 자세 제어 장치에서 통신을 통하여 전자 제어 주차 브레이크의 작동을 요구하는 단계;

   상기 전자 제어 주차 브레이크에서 상기 후륜에 추가 제동력을 발생하여 제동 거리를 단축시키는 단계;

   상기 후륜의 제동 해제 조건이면, 상기 차량 자세 제어 장치에서 통신을 통하여 상기 전자 제어 주차 브레이크의 작동을 해제하는 단계;를 포함하는 차량의 제동 제어 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 전자 제어 주차 브레이크의 구동력은 상기 후륜의 슬립 여부에 기초하여 상기 후륜의 제동력이 최대가 되도록 제어하는 차량의 제동 제어 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전자 제어 주차 브레이크는 상기 차량의 제동 거리를 단축하기 위해 일정한 제동력을 상기 후륜에 추가로 발생시켜 상기 차량의 제동력을 최적화하는 차량의 제동 제어 방법.

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